شیشه

شیشه ماده‌ای سخت و شکننده که سختی حدود 6.5 دارد که در زندگی بشر کاربردهای زیادی داشته و هر روزه بیشتر شده است این ماده ی بیرنگ و شفاف که قابلیت رنگ پذیری و مات شدن دارد در ساخت لوازم تزئینی منازل و ظروف مصرفی و هزاران مورد دیگر در صنایع و مشاغل مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.
مواد اولیه شیشه‌های ساختمانی عبارتند از ماسه سیلیسی، مواد گدازآور آهکی و سودایی هستند ساخت شیشه های معمولی شامل چهار مرحله عمده ذوب شکل دادن بازپخت یا تاباندن و پرداخت می‌باشد.
در مرحله ذوب مواد اولیه را به صورت گرد نرمی در می‌آورند و به اندازه معینی با یکدیگر می‌آمیزند و سپس در کوره شیشه‌سازی آنها را ذوب می‌کنند و معمولاً قدری خرده شیشه نیز در کوره می‌ریزند شیشه‌های ساختمانی را به صورت شیشه ورق، شیشه تخت و شیشه شناور تولید می‌کنند.

شیشه ماده ای است که در اثر سریع سردکردن مذاب و رساندن آن به دمای محیط متبلور نشود به دلیل سریع سردکردن مذاب، زمان لازم برای ایجاد ساختار منظم اتمی وجود ندارد و ساختار بی نظم ایجاد می شود گران روی مذاب شیشه زیاد است که این عامل همراه با سرعت سرمایش کنترل شده مذاب باعث تشکیل ساختار شیشه ای می شود موادی برای ساخت شیشه مناسب هستند که دردمای ذوب گرانروی بالایی دارند و در هنگام سرد شدن نتوانند به ساختار منظم شبکه های بلوری تغییر آرایش دهند.</box1>
شیشه سازها موادی هستند که حتي اگر به تنهایی ذوب و سریع سرد شوند متبلور نمی شوند شیشه ساز در شیشه است که بیشترین جزء وزنی آمیز را به خود SiO2 ایجاد می کنند سیلیس اختصاص می دهد.
در آمیز تمام شیشه ها مانند شیشه  های ساختمانی، خودرو و ظروف غذاخوری از سیلیس به میزان زیادی استفاده می شود درصد مصرف این اکسید به نوع، کاربرد و خواص مورد انتظار از شیشۀ تولید شده بستگی دارد.
به جز سیلیس مواد دیگری نیز می توانند به عنوان مادة شیشه ساز مورد استفاده قرار گیرند مانند بوراکسید و فسفراکسید که در درصدهای وزني بالا نقش شیشه ساز دارند این اکسیدها نسبت به سیلیس کاربردهای محدودتری دارند و برای ساخت برخی از شیشه های خاص مانند شیشه هاي با کاربرد در دستگاه لیزر استفاده می شوند. وزن کردن مواد اولیه هر یک از مواد اولیۀ آمیز شیشه (اصلی و فرعی) متناسب با درصد آنها در آمیز وزن شده و درون مخلوط کن ترتیب وزن کردن مواد اولیه به این روش است که ابتدا مواد اصلی مانند (بچ پلانت) ریخته می شود معمولا سیلیس و سپس مواد فرعی وزن می شود در اکثر کارخانه های شیشه مراحل آماده سازی آمیز، به صورت دستگاهی طبق برنامه به صورت خودکار از اتاق های فرمان انجام می شود
همگن کردن آمیز شیشه در مخلوط کن (بچ پلانت) در مدت زمان 3 تا 5 دقیقه به خوبی همگن و یکنواخت می شود.
مراحل ساخت شیشه تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه‌بندی بین 0.1 تا 2 میلی‌مترتوزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه بی‌رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها می باشد. بررسی انواع شیشه های ساختمانی و تفاوت آنها تبدیل به فرآورده‌های مورد نیاز بازار و صنایع پختن شیشه قرار دادن شیشه داغ در کوره‌هایی که دمای کمی دارد برای کاهش شکنندگی شیشه دلایل و اهمیت استفاده از زیر شیشه عبارتند از: نگهدارنده وزن و جایگاه مناسب شیشه بر روی پنجره توزیع وزن در سطح پنجره به طور یکنواخت بالا نگه داشتن شیشه از سطح پروفیل و ایجاد کانال انتقال آب جلوگیری از ایجاد ترک، هنگام نصب بر روی معیارهای انتخاب زیر شیشه استاندارد بر مبنای کاربردجنس خود زیر شیشه: به نوعی که واکنش شیمیایی با چسب پشت شیشه دو جداره نداشته باشد پلی سولفاید، سیلکون خاص نوع زیر شیشه از لحاظ تحمل وزن نوع زیر شیشه از لحاظ سیستم امنیتی پنجره یا شیشه ضخامت مناسب زیر شیشه  نوع شیشه دو،سه جداره یا لمینت حالت شیشه پس از واکنش زیر شیشه با پلی سولفاید در صورتی که زیر شیشــه از جنس مناسب انتخاب نشود احتمال واکنش آن با چسب پلی سولفاید وجود دارد در این تصویر این واکنش نمایش داده شده است: زیر شیشه حین واکنش با پلی سولفاید مات شدن شیشه به علت خوردگی تدریجی زیر شیشه زیر شیشه پس از واکنش و خوردگی با پلی سولفاید اهمیت و نحوه طراحی کانال انتقال آب در زیر شیشه کانال انتقال آب بایست به گونه ای طراحی شده باشد که امکان انتقال آب وارد شده احتمالی به پنجره را به سمت شیارهای تخلیه آب هدایت نماید در طراحی این کانال، عدم وارد شــدن وزن مستقیم شیشه به محل راه آب در شیار تخلیه آب از اهمیت بسزایی برخوردار است مشکلات عدم نصب زیر شیشه در محل مناسب وارد شدن فشار بیش ازحد به لولا و نهایتا کج شدن لولا  شکسته شدن شیشه به علت نصب نامناسب یا عدم استفاده از زیر شیشه مناسب نقش زیر شیشه در جبران تحمل بارهای غیر یکنواخت با توجه به اینکه ممکن است در حین برش یا فرایند تولید سطح استقرار شیشه طبق تصویر صاف و یکنواخت نباشــد، بنابراین باید جنس زیر شیشــه به گونه ای باشد که قابلیت تحمل و انعطاف مناسب را برای استقرار شیشه و تحمل وزن داشته باشد.
سایر صحیح انتخاب زیر شیشه  میلی متر از سایز شیشه بیشتر باشد به گونه ای که 2 حداقل ســایز زیر شیشه در عرض باید شیشه کاملا در وسط زیر شیشه قرار گیرد.

ساختار لازم برای عناصر شیشه ای نما جهت افزایش ایمنی

به دلیل پوشش گسترده نماهای ساختمان های بلند با ساختارهای شیشه ای در این بخش به بررســی این نوع از نماها از جهت افزایش ایمنی می پردازیم: شیشــه هاي موجود بر روي تیغه ها و قاب هاي منفردي که داراي متر در 3 متر مربع می باشند و درا رتفاع بیش از 1.5مساحت بیش از بالاي محل عبور عابرین پیاده نصب شده اند باید از جنس لمینیت آبدیده یا شیشــه هاي با مقاومت بالا که به هنگام شکستن در داخل قاب شیشه باقی می مانند باشند استفاده از شیشه هاي بازپخت شده به طور قابل ملاحظه اي خطرپذیري لرزه اي را کاهش می دهد زیرا در اثر شکستن این شیشه ها به صورت تکه هاي ریزب دون گوشه تیز خرد می گردند شیشه هاي لایه اي لمینیت پس از شکستن در محل خود باقی می مانند و با شکستن به صورت تکه تکه می آیند شیشه هاي مسلح با شبکه اي از ســیم هاي فولادي در مواردي که شیشه تحت اثر آتش حرارت بالا و ضربه نمی باشــد کاربرد دارند اســتفاده از شیشــه هاي لایه اي براي پنجره هاي نماي طبقه اول باعث کاهش خطرپذیري لرزه اي و افزایش امنیت در مقابل سرقت می شوند نماي شیشــه اي باید ســازگار با جابه جایی هاي جانبی سازه طراحی شود درن ماهاي شیشه اي فاصله آزاد شیشه در قاب حتما باید به منظور تامین فضاي آزاد کافی براي تغییر مکان هاي ناشی از زلزله رعایت باید براي تحملن یرو هاي mullionگردد همچنین ستون پنجره ناشی از زلزله طراحی شود 4 هر کدام از پانل هاي شیشــه اين ماي ساختمان باید با حداقل عدد اتصال، مهار شوند خرابی در نماهاي شیشــه اي به هر دو صــورت برون صفحه اي و درون صفحــه اي رخ می دهد. به طور خاص نماهاي شیشــه اي در ســازه هاي نرم با تغییر مکان نســبی قابل توجه بین طبقات آســیب پذیر می باشــند همچنین پنجره هاي بزرگ نیز به لحاظ لرزه اي آسیب پذیر می باشند طراحی نماهاي شیشه اي وابسته به جابه جایی نسبی دریفت طبقه محاســبه شده ســاختمان می باشــد. به طور کلی نماهاي شیشــه اي در سیستم هاي سازه اي ســخت تر، در پنجره هایی که داراي فاصله آزاد بیشــتري در قــاب هســتند، عملکــرد بهتــري دارنــد در صــورت بــرآورده نشدن این معیار و در اثر تغییر مکان نسبی، خطر جداشدن شیشه از قــاب نگهدارنده و افتادن آن وجود دارد براي جلوگیري از پرتاب شدن قطعات شیشــه از یکدیگــر می توان از لایه نازك پلاســتیکی استفاده کرد استفاده از این لایه هاي نازك باعث کاهش خطر پذیري لرزهاي به خصوص براي موقعیت پنجره هایی که درا رتفاع بیش از سه متر از سطح زمین قرار دارند می شود استفاده از این لایه هاي نازك براي افزایش مقاومت شیشــه ها نیز معمولاً از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه می باشد این لایه ها به دلایل دیگري نظیر افزایش امنیت یا کاهش نفوذ گرماي خورشید نیز به کار می رون. اتصال لایه نازك مزبور به گوشــه هاي قاب پیرامونی علاوه بر نگه داشــتن تکه هاي شکسته شده در محل باعث عدم فرو ریزي کل قطعه شیشه می شود در جایی که نماي ســازه اي خارجی شیشه اي در ارتفاعی کمتر از 2/5متر بالاي تراز پیاده رو قرار دارد هیچکدام از قطعات آن نباید 4/5 متر مربع مساحت داشته باشند و در جایی که این فاصله 0/9بیش از متر مربع باشد 0/5 مترا ست مساحت آن باید کمتر از 4/5بیشترا ز طول و ارتفاع قطعه نماي سازه اي خارجی شیشه اي نباید بیش 1/2 متر باشد. ضخامت نمای خارجی شیشه ای نباید کمتر از 9 میلی متر باشد. در جایی که شیشه تا سطح پیاده رو امتداد می یابد هر قطعه شیشه باید در یک قالب فلزی مطمئن قرار گرفته و در ارتفاع حداقل 0/5 میلی متری از بالای مرتفع ترین نقطه پیاده رو به نصب شود .فاصله بین قالی و پیاده رو باید مرتفع ترین نقطه پیاده رو نصب شود فاصله بین قالب و پیاده رو باید کاملا درزبندی شده و آب بندی شود.
درزهای افقی بزرگتر از 16 میلی متر باید توسط یک ماده یا وسیله غیر صلب پرشوند وقتی نمای شیشه ای در کنار ها یا با در مجاورت مصالح غیر انعطاف پذیر قرار می گیرد باید انبساطی با حداقل بعد از 6/6 میلی متری بین آنها ایجاد شود.
در نمای شیشه ای نصب شده در ارتفاع بیش از 3/5 متر از سطح تراز پیاده رو باید کوچک تر علاوه ماتیک و نبشی در هر ضلع عمودی و افقی یا در هر چهار گوشه قطعات شیشه ایی از بست استفاده کرد بستها باید به وسیله پیچ های انبساطی، پیچ های مفصلی یا سایر روش ها به سازه نگهدارنده متصل گردد بست ها باید طوری طراحی بشوند که بتوانند به تنهایی نمای شیشه ایی را با طرف نظر از رماستیک در صفحه عمودی مهار کنند.

انواع شیشه

شیسه معمولی

 طی سالیان متمادی از شیشه ساده یک جداره به عنوان پوشش در بازشوی های ساختمان استفاده می شد اما با افزایش روز افزون بهای انرژی و اهمیت یافتن صرفه جوبی انرژی در ساختمان، استفاده از نوع شیشه ساختمانی محدود شد ضریب انتقال حرارت برای شیشه تک جداره معمولی 6 وات است. این رقم بسیار بالایی است شیشه تک جداره معمولی  تقریبا 10 برابر یک دیوار عایق کاری شد هم اندازه خود اتلاف انرژی دارد در واقع  پنجره با یک جداره شیشه به علت عدم کارایی مطلوب در معماری دنیای امروز تقریبا منسوخ شده است.

شیشه بازتابی

در این نوع شیشه ها، سطح شیشه با یک لایه فلز یا اکسید فلزی پوشانده می شود این سطح نور خورشید را بازتاب می دهد و باعث می شود که شیشه از یک سمت مانند آیینه به نظر برسد این شیشه ها در کیفیت نور ورودی تغییر ایجاد می کنند و استفاده از آنها در پنجره های جنوبی توصیه نمی شود بهتر است این نوع  شیشه ها در پنجره های شرقی و غربی، جهت کنترل تابش مزاحم مورد استفاده قرار گیرند.

شیشه های کنترل کننده انرژی

شیشه های کنترل کننده انرژی که در فارسی به شیشه های کم کسیل ترجمه می شوند، شیشه هایی هستند که انتقال حرارت کمتری نسبت به شیشه های معمولی دارند و مانند یک عایق حرارتی عمل می کنند. این نوع شیشه ها اجازه عبور بخش مرئی طیف  نور خورشید را می دهند اما طیف حرارتی  امواج مادون قرمز و امواج مضر امواج ماوراء بنفش را منعکس یا فیلتر می کنند ظریب انتقال حرارت یک شیشه دو جداره، حاوی یک جداره شیشه حدود 1/1 الی 1/3 w/m2c است این رقم در مقایسه با شیشه تک جداره معمولی رقم قابل توجهی به حساب می آید انواع مختلف این شیشه برای اقلیم های مختلف، موجود است در اقلیم های گرم low-e در سطح خارجی نصب میشود تا از ورودی انرژی گرمایی خورشید به دورن جلوگیری کند، اما در اقلیم های سرد این لایه در سطح داخل نصب می شود تا از خروج انرژی گرمایی از داخل به بیرون جلوگیری کند همچنین این شیشه ها تغییری در کیفیت نور ورودی ایجاد نمی کنند. کارایی این شیشه ها به ضریب انتشار، نرمال آن ها بستگی دارد و هر چه این ضریب کمتر باشد امواج مادون قرمز کمتری از خود عبور می دهند ضریب انتشار نرمال شیشه معمولی حدود هشتادو نه درصد است و این در حالی است که این ضریب برای شیشه های low-e بین 0/5 تا 0/2.

 برخی از شیشه های طبیعی از سریع سرد شدن مواد مذاب حاصل از فوران آتشفشان ها به وجود می آیند که  اشاره کرد از آن جمله مي توان به شیشه آبسیدین همچنین نمونه هایي از شیشه هاي طبیعي در صحراي لیبي کشف شده اند آبسیدین و نمونه هایی از شیشه های طبیعی موجود در صحراي لیبي نشان داده شده است.
پس از کشف روش ساخت شیشه از طریق ذوب ترکیبات سیلیس خاکستر گیاهان و آهک ساخت ظروف شیشه ای آغاز شد شیشه هاي ساخته دست بشر شیشه مصنوعي نامیده مي شوند مهره های رنگین شیشه ای نیز از ساخته های ابتدایی بشر بوده اند که نمونه هایي از آن نشان داده شده است این مهره ها به عنوان وسایل زینتی مورد استفاده قرار می گرفتند و در دوره ای نقش پول امروزی را داشته اند و برای داد و ستد استفاده می شدند. در کشور ما ایران نیز تاریخ آغاز صنعت شیشه سازی به طور کامل شناخته نشده است و تنها طبق شواهد باستان شناسی این هنر در هزارة دوم قبل از میلاد رایج بوده است. شیشه های رنگین بکار رفته در بناهای تاریخی ایران و شیشه های ظروف باستانی نشان دهندة قدمت شیشه گری در ایران است.

شیشه سودا لایم (شیشه جام)

بیشتر از 95 درصد از میزان کل شیشه تولیدی در جهان، شیشه سودالایم است شیشه های در و پنجره ساختمان در و پنجره ساختمان، شیشه های خودرو بطری و بسیاری دیگر از محصولات شیشه ای روزمره از جنس شیشه سودالایم هستند مهم ترین اجرای تشکیل دهنده این نوع شیشه عبارتند از اکسید سیلیسوم، اکسید کلسیم و اکسید سدیم.

 مراحل ساخت شیشه

– تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه بندی بین 1 تا 2 میلی متر 
– توزیع هر یک از مواد اولیه به نسبت های مورد نظر و مخلوط گردن آنها همراه با 4 تا 5 در صد آب و انتقال مخلول به کوره، ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه 
– بی رنگ بودن خکیر شیشه و خارج کردن گاز ها 
– تبدیل به فرآورده های مورد نیاز بازار و صنایع 
– پختن شیشه قرار دادن شیشه داغ در کورهایی که دمای کمی دارد برای کاهش شکنندگی شیشه.

شیشه رنگی

شیشه های رنگی با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه به دست می آید به روشی دیگر شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی شود شیشه های رنگی بیشتر در ویترین مغازه ها، نمایشگاه ها، آزمایشگاه ها، ساختمان های مسکونی با طراحی خاص به  یادمی روند این شیشه ها در مقایسه با شیشه های معمولی بخش اعظمی از نور را جذب و بخش کمتر را از خود عبور می دهند گرچه تاریخ کشف شیشه به حدود 4000 سال قبل باز می گردد، اما استفاده از آن در بنا ها به این اندازه قدمت ندارد این که مهزمان به توان نور طبیعی و هوای گرم را داخل بنا حفق نمود، همواره از آروز های بشر بوده است نیاز به مصالحی که مانع ورود یا خروج از بنا شود، از ورود گرد و غبار و حشرات جلوگیری کند همزمان نور طبیعی مورد نیاز ساختمان را تامین کند، همواره در سکونت گاه های بشر، چه شهری و چه روستایی، احساس می شد قبل از دستیابی به جام شیشه این نیاز با مصالح شفاف دیگر پاسخ داده می شد استفاده از ورق های نازک  سنگ مرمر، میکا و پوست حیوانات در روم باستان کاغذ برنج در چین و ژاپن سنگ های شفاف رنگی در مصر و سوریه نمونه ای از تلاش ها برای پاسخ به این نیاز است.
 استفاده از شیشه در رم باستان رایح نمود اما اولین استفاده از شیشه در معماری به رم نسبت داده می شود تا پیش از شیشه در معماری به رم نسیت داده می شود تا از پیش از پایان فرم دوم میلادی، شیشه در برخی خانه های اشراف و ویلایی امپراطوری مشاهده می شد پس از  سقوط رم و تا اواسط قرن 12 شیشه در اروپا استفاده نشد تا این که شیشه این بار در پنجره های کلیسا های دوره گوتیک پیدار گشت با پیشرفت های که در روش های ساخت و ساز صورت گرفت، در قرون وسطی جنبه های تزئینی شیشه مورد توجه قرار گرفت استفاده از ستون های سنگی به همراه پشت بند، به کارگیری پنجره های بزرگ در بنا ممکن ساخت و این در حالی بود که حجم استفاده گسترده از شیشه در بنا ها در این مقیاس درجهان کاملا بی پیشنیه بود، سپس شیشه ای رنگی و پر کار در پنجره های مکدور و موسوم به متداول شد که با حرکت خورشیدی، بازی با نور  و ایجاد حالات مختلف رنگ و نور در طول ساعات مختلف روز عرضه می داشت استفاده زیاد از شیشه در معماری گوتیگ را می توان نتیجه تمایل معماران آن عصر به شفافیت روشنایی و بی وزنی دانست.

مواد شیشه ساز

 شیشه سازها موادی هستند که حتی اگر به تنهایی ذوب و سریع شرد شوند متبلور نمی شوند و ساختار آمورف ایجاد می کنند سیلیس sio ، ماده اصبی شیشه ساز در شیشه است که بیشترین جزء وزنی آمیز را به خود  اختصاص می دهد.
در آمیز تمام شیشه ها مانند شیشه ها ساختمانی، خوردرو و ظروف غذا خوری از سیلیس به میزان زیادی استفاده دارد و به شکل های مختلفی آمده است، به جز سیلیس، مواد دیگری نیز می توانند به عنوان ماده شیشه ساز مورد استفاده قرار گیرند، مانند بوراکسید و فسفر اکسید که در صد های وزنی بالا نقش خاص مانند شیشه های با کاربرد در دستگاه لیزر استفاده می شوند.

مواد واسطه

مواد واسطه یا دوام دهنده موادی هستند که به تنهایی قادر به ایجاد ساختار شیشه ای نیستند، اما اگر همراه مواد شیشه ساز در آمیز شیشه استفاده شوند، در شرایطی می توانند باعث بهبود برخی از خواص شیشه مانند مقاومت در برابر ضربه، سایش، شوک حرارتی و خوردگی شیمیایی شوندمیزان استفاده از مواد اولیۀ واسطه در آمیز اغلب شیشه ها در حدود 6 ـ1درصد است مورد نیاز Al2O3 است در آمیز شیشه می توان Al2O3 مهم ترین و اصلی ترین مادة واسطه آلومینیوم اکسید را از کائولن فلدسپات یا آلومینیوم اکسید تأمین کرد.